KR20080045758A - Illuminator - Google Patents

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KR20080045758A
KR20080045758A KR1020087009023A KR20087009023A KR20080045758A KR 20080045758 A KR20080045758 A KR 20080045758A KR 1020087009023 A KR1020087009023 A KR 1020087009023A KR 20087009023 A KR20087009023 A KR 20087009023A KR 20080045758 A KR20080045758 A KR 20080045758A
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리팻 에이. 엠. 히크멧
미셸 체. 요트. 엠. 비센버그
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

The present invention relates to an illuminator (10, 30, 40) comprising a spatial light modulator (14) including an array of elements (16) each adapted to selectively transmit incoming light without altering the direction of the light, or alter the direction of incoming light; a lamp (12) arranged to illuminate the modulator; a lens (20, 42) for directing unaltered light from the modulator onto an illumination surface (24); and means for forwarding essentially all light altered in direction by the modulator towards the illumination surface.

Description

조명기기{ILLUMINATOR}Lighting equipment {ILLUMINATOR}

본 발명은 조명기기에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 이미지, 패턴, 텍스트 등의 조명 효과를 투광(illumination) 표면으로 투영할 수 있게 해주는 광 변조기를 포함하는 조명 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a lighting device. In particular, the present invention relates to an illumination device that includes a light modulator that enables projection of illumination effects, such as images, patterns, text, etc., onto an illumination surface.

종래 기술의 이미지 투영(projection) 장치는 광 밸브 또는 변조기를 통해 전달되는, 램프(액정 디스플레이(LCD) 등)로부터의 광을 사용하는데, 변조기의 이미지는 투영 렌즈를 사용하여 투영 표면으로 투영된다.Prior art image projection devices use light from a lamp (liquid crystal display (LCD), etc.), which is transmitted through a light valve or modulator, wherein the image of the modulator is projected onto the projection surface using a projection lens.

변조기는 이미지를 생성하기 위해 어드레스 가능한 엘리먼트 또는 픽셀의 어레이를 일반적으로 포함한다. 이미지 투영 장치의 일 타입에서는, 예를 들어 문헌 US5622418에 개시된 바와 같이, 들어오는 광을 (방향을 바꾸지 않은 채) 전달하거나 또는 들어오는 광의 방향을 (예를 들면 산란에 의해) 바꾸도록 각각의 픽셀이 선택적으로 적응된다. 전달된 광은 그러면 투영 렌즈에 의해 투영 표면에 투영되어 이미지를 형성할 수 있는데, 이때 높은 콘트라스트(contrast) 이미지를 형성하기 위해 산란된 광의 적어도 일부분은 흡수된다. US5622418에 개시된 시스템에서는, 투영된 이미지의 콘트라스트를 증가시키기 위해 투영 렌즈의 입구 동공(entrance pupil)이 액정 광 밸브에서 산란된 광의 일부를 제거하도록 동작한다. 따라서, 램프로부터의 광의 일부가 소실된다. 이는 디스플레이 응용에서는 용납되지만, 조명 응용에서는 용납되지 않는다.The modulator generally includes an array of addressable elements or pixels to produce an image. In one type of image projection device, each pixel is optional to transmit incoming light (without changing its direction) or to change the incoming light's direction (eg by scattering), as disclosed, for example, in document US5622418. Is adapted to. The transmitted light can then be projected by the projection lens onto the projection surface to form an image, where at least a portion of the scattered light is absorbed to form a high contrast image. In the system disclosed in US5622418, the entrance pupil of the projection lens operates to remove some of the scattered light in the liquid crystal light valve to increase the contrast of the projected image. Thus, part of the light from the lamp is lost. This is acceptable in display applications but not in lighting applications.

본 발명의 목적은 이 문제를 극복하여, 조명 응용을 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to overcome this problem and to provide an improved apparatus for lighting applications.

이것 그리고 다음의 설명으로부터 명백해질 기타 목적은 광의 방향을 바꾸지 않은 채 들어오는 광을 전달하거나, 또는 들어오는 광의 방향을 바꾸도록 각각 선택적으로 적응된 소자들의 어레이를 포함하는 공간적 광 변조기; 변조기를 투광하도록 배치된 램프; 변조기로부터 투광 표면으로 변경되지않은 광을 유도하는 렌즈; 및 변조기에 의해 방향이 바뀐 모든 광을 투광 표면 쪽으로 근본적으로 전달하기 위한 수단을 포함하는 조명기기에 의해 달성된다.This and other objects that will become apparent from the following descriptions include: a spatial light modulator comprising an array of elements each adapted to either deliver incoming light without changing the direction of light, or to redirect the incoming light; A lamp arranged to emit a modulator; A lens for inducing unchanged light from the modulator to the light projecting surface; And means for essentially delivering all the light redirected by the modulator toward the light projecting surface.

본 발명은 변조기에 의해 방향이 바뀐, 램프로부터의 광의 일부를 (종래 기술에서처럼 이 광을 흡수하거나 그렇지 않으면 가로채는 대신에) 재분배함으로써, 특정한 조명 효과를 발생시키기 위한 조명기기를 제공하는 것이 가능함을 이해하는 것에 기초하고 있는데, 이때 조명기기에서는, 특히 높은 각도에서의, 광의 소실이 상당히 줄어든다. 광은 투광 표면에 직접 또는 렌즈를 통해 전달될 수 있다.It is understood that the present invention can provide a luminaire for generating a specific lighting effect by redistributing some of the light from the lamp, which is redirected by the modulator (instead of absorbing or otherwise intercepting this light as in the prior art). In this case, the loss of light is significantly reduced, especially at high angles. Light may be transmitted directly to the light transmitting surface or through the lens.

광의 전달은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.The transmission of light can be done in a variety of ways.

일 실시예에서는, 전달 수단은 변조기에 의해 방향이 바뀐 광을 투광 표면 쪽으로 반사하도록 적응된 반사경을 포함한다. 바람직하게는, 반사경은 테이퍼링(tapering) 관 모양으로 형성되는데, 관의 좁은 쪽 끝에 변조기가 위치되고, 관의 넓은 쪽 끝은 투광 표면을 향하게 되어 있으며, 관의 단면은 필수적으로 변조기의 형태와 일치하여서, 높은 각으로 변조기에서 출발한 광조차도 투광 표면 쪽으로 반사될 수 있다.In one embodiment, the delivery means comprises a reflector adapted to reflect light redirected by the modulator toward the light transmitting surface. Preferably, the reflector is formed in a tapering tubular shape, with the modulator positioned at the narrow end of the tube, the wide end of the tube facing the light transmitting surface, the cross section of the tube being essentially consistent with the shape of the modulator. Thus, even light starting from the modulator at a high angle can be reflected towards the light projecting surface.

다른 실시예에서, 전달 수단은 세그먼트화된 렌즈(segmented lens)를 포함하는데, 변경되지않은 광을 변조기로부터 투광 표면으로 유도하는 렌즈("광 유도 렌즈(light directing lens)")가 세그먼트화된 렌즈의 일부분으로 형성된다. 바람직하게는, 세그먼트화된 렌즈는 중앙의 제1 부분과 주변의 제2 부분을 갖는데, 제1 부분은 제2 부분과는 상이한 초점거리(focal length) 및/또는 광축(optical axis)을 갖는다. 광 유도 렌즈는 바람직하게는 중앙의 제1 부분으로 형성되는데, 이 부분은 변조기로부터 변경되지않은 모든 광을 근본적으로 수신한다. 따라서, 변조기를 통해 변경되지않고 전달된 광의 경우에는, 세그먼트화된 렌즈의 중앙 부분에 의해 이미지가 형성된다. 반면에, 변조기에 의해 변경된 광에 대해서는, 두 부분들의 초점거리 및/또는 광축의 차이로 인해, 중앙 부분에서 출발한 광이 주변 부분에서 출발한 광과는 다른, 투광 표면상의 위치에서 이미지 형성을 유도할 것이다. 이는 형성된 이미지/패턴의 소정의 콘트라스트를 달성하는 것을 가능케 한다. 바람직하게는, 세그먼트화된 렌즈는, 주변의 제2 부분이 변조기에 의해 방향이 바뀐 모든 광을 필수적으로 가로채고(intercept) 광을 투광 표면 쪽으로 유도할 수 있게 해주는 지름(diameter)을 갖는다. 세그먼트화된 렌즈는 상술된 반사경을 포함하여 또는 이를 제외한 채 사용될 수 있다.In another embodiment, the delivery means comprises a segmented lens wherein the lens is a segmented lens that directs unchanged light from the modulator to the light projection surface ("light directing lens"). It is formed as part of. Preferably, the segmented lens has a central first portion and a peripheral second portion, the first portion having a different focal length and / or optical axis than the second portion. The light guide lens is preferably formed of a central first portion, which essentially receives all unaltered light from the modulator. Thus, in the case of light transmitted unaltered through the modulator, an image is formed by the central portion of the segmented lens. On the other hand, for light modified by the modulator, due to the difference in the focal length and / or optical axis of the two parts, the light originating from the center part is different from the light originating from the peripheral part, thereby causing the image formation at a position on the projection surface Will induce. This makes it possible to achieve the desired contrast of the formed image / pattern. Preferably, the segmented lens has a diameter that allows the peripheral second portion to essentially intercept all light redirected by the modulator and direct the light towards the light transmitting surface. Segmented lenses can be used with or without the reflectors described above.

조명기기는 램프와 변조기 사이에 위치하는 제2 렌즈를 더 포함할 수 있다. 제2 렌즈는 제1 렌즈와는 상이한 지름 및/또는 상이한 초점거리를 갖는다. 이는 빔 형성(beam shaping)에 보다 많은 가능성을 허용한다. 제2 렌즈는 상술한 반사경 및/또는 상술한 세그먼트화된 렌즈와 함께 사용될 수 있다.The luminaire may further comprise a second lens positioned between the lamp and the modulator. The second lens has a different diameter and / or different focal length than the first lens. This allows more possibilities for beam shaping. The second lens can be used with the reflector described above and / or with the segmented lens described above.

조명기기는 변조기와 제1 렌즈 사이에 위치하는 비 흡수 조리개를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 비 흡수 조리개는 자신 쪽으로 떨어지는 광의 방향을 바꿔, 바람직하게는 투광 표면 쪽으로 전환하도록 적응된다. 이러한 조리개는, 들어오는 광을 임의의 방향, 또는 특정 방향으로 산란(scatter)시키는, 산란 재료로 만들어 질 수 있다. 다른 방법으로는, 조리개는 굴절성(refractive) 또는 회절성(diffractive)일 수 있다. 이러한 조리개는 마이크로 렌즈 어레이, 블레이즈드 격자(blazed grating), 룰 격자(ruled grating), 페이즈 격자(phase grating) 등을 포함할 수 있다.The illuminator may further comprise a non-absorbing aperture positioned between the modulator and the first lens. Preferably, the non-absorbing aperture is adapted to change the direction of light falling towards it, preferably to switch towards the light transmitting surface. Such an aperture can be made of scattering material, which scatters incoming light in any direction, or in a particular direction. Alternatively, the aperture can be refractive or diffractive. Such apertures may include micro lens arrays, blazed gratings, ruled gratings, phase gratings, and the like.

일 실시예에서는, 조리개는 구멍(aperture)을 가짐으로써, 예를 들면, 제2 렌즈, 램프 내의 또는 램프와 관련된 반사경, 또는 이들 양쪽의 조합에 의해 램프로부터의 광이 구멍에 포커싱된다. 본원에서 구멍은, 광의 방향을 바꾸지않은 채 광을 전달하는 조리개의 개구 또는 투과 부분으로서 해석되어야 한다. 따라서, 방향의 변경이 시작되지 않은 채 변조기를 통해 전달되는 광은 구멍을 통해 통과되는 반면에, 경로(즉, 방향)가 변경되는 곳인 변조기의 소자로부터 나오는 빛은 구멍을 통해 통과하지 않고 조리개의 산란(또는 굴절이나 회절) 영역으로 떨어질 것이다. 이 방식으로 광 경로 우회의 효과가 증폭될 수 있고/있거나 빔 형성에 대해 보다 높은 콘트라스트 및 더 많은 제어를 가능케 하는 특정 방향으로 광이 유도될 수 있다.In one embodiment, the aperture has an aperture so that the light from the lamp is focused in the aperture, for example by a second lens, a reflector in or associated with the lamp, or a combination of both. Holes herein should be interpreted as openings or transmissive portions of the aperture that transmit light without changing the direction of the light. Thus, light transmitted through the modulator without changing the direction is passed through the hole, while light from the element of the modulator, where the path (i.e. the direction) changes, does not pass through the hole, It will fall into the scattering (or refraction or diffraction) region. In this way the effect of the light path bypass can be amplified and / or the light can be directed in a particular direction which allows for higher contrast and more control over beam formation.

다른 실시예에서는, 비 흡수 조리개는 국지적으로 조절가능한 광 전달 특성을 갖는다. 이는 빔 형성에 대해 훨씬 많은 제어를 부여한다.In another embodiment, the non-absorbing aperture has locally adjustable light transmission properties. This gives much more control over beam formation.

들어오는 광의 방향은 산란, 반사, 또는 회절과 같은 효과를 사용하여 변조기에 의해 바뀔 수 있다. 변조기는 예를 들면, 픽실레이트(pixilate)된 액정 셀일 수 있다.The direction of incoming light can be changed by the modulator using effects such as scattering, reflection, or diffraction. The modulator may be, for example, a pixilated liquid crystal cell.

이것 그리고 본 발명의 다른 양태들은 이제 본 발명의 바람직한 실시예들을 도시하고 있는 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.This and other aspects of the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings which show preferred embodiments of the invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명기기의 개략적인 측면도,1 is a schematic side view of a lighting device according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명기기의 개략적인 측면도, 및2 is a schematic side view of a lighting device according to another embodiment of the present invention, and

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명기기의 개략적인 측면도.3 is a schematic side view of a lighting device according to another embodiment of the present invention.

도면에서, 유사한 구성요소들은 동일한 참조부호로 지정되어 있다.In the drawings, like elements are designated by like reference numerals.

도 1은 본 발명의 실시예를 따른 조명기기(10)의 개략적인 측면도이다. 조명기기(10)는 램프(12), 광 변조 소자(16)의 어레이를 포함하는 공간적 광 변조기(14), 데이터를 수신하고 그에 따라 변조기(14)를 제어하기 위한 제어 장치(18), 및 렌즈(20)를 포함한다.1 is a schematic side view of a lighting device 10 according to an embodiment of the present invention. The illuminator 10 comprises a lamp 12, a spatial light modulator 14 comprising an array of light modulation elements 16, a control device 18 for receiving data and controlling the modulator 14 accordingly, and The lens 20 is included.

램프(12)는 예를 들어 발광 다이오드 광원일 수 있다.The lamp 12 may be, for example, a light emitting diode light source.

각각의 소자(16)는 그것의 선택된 상태에 따라서 들어오는 빛을 전송하거나 (즉, 광의 방향, 즉 경로를 변경하지 않은 채), 또는 들어오는 빛의 방향을 변경하도록 선택적으로 적응된다. 광 변조기(14)는 예를 들어 활성 매트릭스, 다중화(multiplexed) 또는 직접적인 전기적 어드레싱을 갖는 픽실레이트된 액정 셀일 수 있고, 방향 즉 경로의 변경은 산란, 굴절, 또는 회절과 같은 전기적으로 제어가능한 액정 효과를 사용하여 달성될 수 있다. 본 발명에 적합한 각종 액정 장치들이 당업자에게 명백할 것이다.Each element 16 is optionally adapted to transmit incoming light (ie without changing the direction of the light, ie the path), or to change the direction of the incoming light depending on its selected state. Light modulator 14 may be, for example, an active matrix, multiplexed or pixylated liquid crystal cell with direct electrical addressing, and the change of direction, ie path, may be electrically controllable liquid crystal effects such as scattering, refraction, or diffraction. Can be achieved using Various liquid crystal devices suitable for the present invention will be apparent to those skilled in the art.

조명기기(10)는 반사경(22)을 더 포함한다. 도 1의 반사경(22)은 단면으로 도시되어 있으며 테이퍼링 관으로서 형성되어 있고, 관의 횡단면은 필수적으로 변조기(14)의 형상과 일치하며, 변조기(14)는 관의 좁은 쪽 끝에 위치되고, 관의 넓은 쪽 끝은 투광 표면(24) 쪽을 향하고 있다.The lighting device 10 further includes a reflector 22. The reflector 22 of FIG. 1 is shown in cross section and is formed as a tapering tube, the cross section of the tube essentially coinciding with the shape of the modulator 14, the modulator 14 being located at the narrow end of the tube, The wide end of is directed towards the light transmissive surface 24.

조명기기(10)의 동작시에, 램프(12)는 변조기(14)를 투광한다. 변조기(14)의 소자(16)의 상태는 이미지나 패턴 또는 투영될 수 있는 기타의 것에 관하여 수신된 데이터에 기초하여 제어 장치(18)에 의해 제어된다. 소자가 어떤 상태에 있는지에 따라, 각각의 소자(16)는 들어오는 광을 곧장 전달하거나 또는 들어오는 빛의 방향을 바꾼다. 곧장 전달된 광은 상대적으로 두꺼운 선으로 도시되어 있고, 방향이 바뀐 광은 얇은 선으로 도시된다. 예로서, 소자(16a)는 광을 전달하는 반면에, 소자(16b)는 광의 방향을 예를 들면, 산란에 의해 변경한다.In operation of the luminaire 10, the lamp 12 emits a modulator 14. The state of the element 16 of the modulator 14 is controlled by the control device 18 based on the data received regarding an image or pattern or something else that can be projected. Depending on what state the device is in, each device 16 either passes the incoming light straight away or redirects the incoming light. Light transmitted immediately is shown by a relatively thick line, and redirected light is shown by a thin line. By way of example, element 16a transmits light while element 16b changes the direction of light by, for example, scattering.

변조기(14)를 통해 곧장 전달되는 광은 렌즈(20)에 의해 투광 표면(24)으로 투영되어 이미지, 텍스트 등의 조명 효과를 형성한다.Light transmitted straight through the modulator 14 is projected by the lens 20 onto the light transmissive surface 24 to form lighting effects such as images, text, and the like.

반면에, 변조기(14)에 의해 방향이 바뀐 광은 렌즈(20)를 통과해 투광 표 면(24)을 향하거나, 또는 반사경(20)에 의해 투광 표면(24) 쪽으로 반사된다. 도시된 바와 같이, 가파른 각으로 변조기(14)에 존재하는 광조차도 투광 표면(24) 쪽으로 전달된다. 따라서, 변조기(14)에 의해 방향이 바뀐 필수적으로 모든 광은 투광 표면(24) 쪽으로 전달되어, 변조기(14)를 통해 변경되지 않은 채 전달된 광과 함께 투광 표면(24)상에 원하는 조명 효과를 형성한다. 시뮬레이션은 변조기 상의 산란(예를 들어) 구역에 대응하는 투광 표면상의 구역이 보다 낮은 세기를 갖는 것으로 도시하지만, 감소된 세기는 투광 표면의 다른 구역에 재분배된다.On the other hand, the light redirected by the modulator 14 passes through the lens 20 to the light transmissive surface 24 or is reflected by the reflector 20 toward the light transmissive surface 24. As shown, even light present in the modulator 14 at a steep angle is directed towards the light transmissive surface 24. Thus, essentially all of the light redirected by the modulator 14 is directed towards the light transmissive surface 24, with the desired light effect on the light transmissive surface 24 with the light transmitted unchanged through the modulator 14. To form. The simulation shows that the area on the light emitting surface corresponding to the scattering (eg) area on the modulator has a lower intensity, but the reduced intensity is redistributed to other areas of the light emitting surface.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명기기(30)의 개략적인 측면도 이다. 도 1에서 개시된 것 이외에도, 조명기기(30)는 램프(12)와 변조기(14) 사이에 위치된 제2 렌즈(32)를 더 포함한다. 렌즈(32)는 램프(12)로부터의 광을 포커싱한다. 도 2에서, 렌즈(32)의 초점은 제1 렌즈(20)의 초점과 일치하여서, 방향의 어떤 변화도 없이 변조기(14)를 통해 전달되는 빔은 제1 렌즈(20)에 의해 필수적으로 평행하게 투광 표면(24)을 향하게 된다. 반면에, 변조기(14)에 의해 방향이 바뀐 광은 제1 렌즈(20)를 통해 투광 표면(24)을 향하거나, 또는 반사경(22)에 의해 투광 표면(24) 쪽으로 반사된다. 다른 구성(도시 생략)에서는, 제1 렌즈(20)는 변조기(14)까지의 거리에 해당하는 초점거리를 가져서, 변조기의 이미지가 투광 표면(24)으로 투영된다.2 is a schematic side view of a lighting device 30 according to another embodiment of the present invention. In addition to that disclosed in FIG. 1, the luminaire 30 further includes a second lens 32 positioned between the lamp 12 and the modulator 14. Lens 32 focuses the light from lamp 12. In FIG. 2, the focal point of the lens 32 coincides with the focal point of the first lens 20 such that the beam transmitted through the modulator 14 without any change in direction is essentially parallel by the first lens 20. Facing the light transmissive surface 24. On the other hand, the light redirected by the modulator 14 is directed toward the light projecting surface 24 through the first lens 20 or reflected by the reflector 22 toward the light projecting surface 24. In another configuration (not shown), the first lens 20 has a focal length corresponding to the distance to the modulator 14, so that the image of the modulator is projected onto the projection surface 24.

선택적으로는, 조명기기(30)는 변조기(14)와 제1 렌즈(20) 사이에 위치하는 비 흡수 조리개(34)를 포함할 수 있다. 조리개(34)는 예를 들면 산란 조리개일 수 있다. 도 2에서 조리개(34)는 투명한 구멍(36)을 포함한다. 조리개(34)는 제2 렌 즈(32)의 초점거리에 해당하는 만큼 제2 렌즈(32)로부터 떨어진 곳에 위치되어서, 조명기기(30)의 동작시에, 방향에 어떤 변화도 없이 변조기(14)를 통해 전달되는 빔이 구멍(36)에 포커싱된다. 이는 그 다음에 이들 빔이 조리개(34)를 통과하여 제1 렌즈(20)로 가는 결과를 낳는다. 구멍(36)의 크기는 램프의 품질(광 번들의 퍼짐(spread))에 따라 결정될 수 있다. 반면에, 변조기(14)에서 방향이 바뀌어서 구멍(36)을 "빗나간(miss)" 광의 빔 또는 광선은 조리개(34)에 의해 산란된다. 이 빛의 일부는 제1 렌즈(20) 및/또는 투광 표면(24) 쪽으로 곧장 산란되고, 일부는 광을 투광 표면(24) 방향으로 연달아 반사시키는, 반사경(22) 쪽으로 산란된다. 따라서, 변조기(14)에 의해 방향이 바뀐 필수적으로 모든 광은 투광 표면(24) 쪽으로 전달되어, 변조기(14)를 통해 변경되지 않은 채 전달된 광과 함께, 투광 표면(24)에 원하는 광 효과를 형성한다. 시뮬레이션은 조리개(34) 및 구멍(36)에 의해, 형성된 광 효과의 콘트라스트가 투광 표면에서 광 소실이 거의 없도록 증가됨을 보여준다. 또한, 대안적인 구성에서는, 변조기(14)는 제1 렌즈(20)의 초점거리에 위치될 수 있어서, 변조기의 이미지는 투광 표면(24)으로 투영된다. 이러한 구성에서는, 제1 렌즈(20)가 제2 렌즈(32)보다 먼 초점거리를 갖는다.Optionally, the illuminator 30 may include a non-absorbing aperture 34 positioned between the modulator 14 and the first lens 20. The stop 34 may be, for example, a scattering stop. In FIG. 2, the aperture 34 includes a transparent hole 36. The aperture 34 is positioned away from the second lens 32 by a distance corresponding to the focal length of the second lens 32, so that the modulator 14 does not change any direction when the luminaire 30 operates. The beam passing through the beam is focused into the hole 36. This then results in these beams passing through the aperture 34 to the first lens 20. The size of the aperture 36 can be determined by the quality of the lamp (spread of the light bundle). On the other hand, in the modulator 14, the direction or direction of light “missing” the hole 36 is scattered by the aperture 34. Some of this light is scattered straight toward the first lens 20 and / or the light transmissive surface 24, and some is scattered toward the reflector 22, which reflects the light in succession towards the light transmissive surface 24. Thus, essentially all the light redirected by the modulator 14 is directed towards the light transmissive surface 24, with the light transmitted unchanged through the modulator 14, to the desired light effect on the light transmissive surface 24. To form. The simulation shows that by the aperture 34 and the aperture 36, the contrast of the formed light effect is increased so that there is little light loss at the light transmitting surface. Also in an alternative configuration, the modulator 14 may be located at the focal length of the first lens 20 such that the image of the modulator is projected onto the light transmissive surface 24. In this configuration, the first lens 20 has a focal length farther than the second lens 32.

램프로부터 포커싱된 광이 램프 내에 또는 램프와 관련되어 제공된 반사경 수단에 의해, 또는 그러한 반사경 수단과 제2 렌즈의 조합에 의해 대안적으로 달성될 수 있음에 유념해야한다.It should be noted that the light focused from the lamp may alternatively be achieved by reflector means provided in or associated with the lamp, or by a combination of such reflector means and a second lens.

구멍을 갖는 비 흡수 조리개 대신에, 국지적으로 조절가능한 광 전달 특성을 갖는 비 흡수 조리개가 사용될 수 있다. 즉, 조리개의 적어도 한 부분이 선택되어 들어오는 광을 방향을 바꾸지 않은 채 그 광을 전달할 수 있고, 조리개의 적어도 한 부분이 선택되어 그 부분(들)을 때리는 들어오는 광의 방향을 바꿀 수 있다. 이러한 조리개는 예를 들면 산란, 회절, 또는 굴절과 같은 전기적으로 제어가능한 효과를 국지적으로 어드레싱하고 나타낼 수 있는, 액정 셀에 의해 실현될 수 있다.Instead of a non-absorbing aperture with a hole, a non-absorbing aperture with locally adjustable light transmission properties can be used. That is, at least one portion of the aperture may be selected to transmit the light without changing its direction, and at least one portion of the aperture may be selected to change the direction of incoming light hitting the portion (s). Such an aperture can be realized by a liquid crystal cell, which can locally address and exhibit electrically controllable effects such as, for example, scattering, diffraction, or refraction.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 따른 변조기(40)의 개략적인 측면도이다. 도 1에 개시된 것과 비교하면, 변조기(40)는 제2 렌즈(32) 및 세그먼트화된 렌즈(42)를 포함한다.3 is a schematic side view of a modulator 40 according to another embodiment of the present invention. Compared to that disclosed in FIG. 1, the modulator 40 includes a second lens 32 and a segmented lens 42.

도 3의 세그먼트화된 렌즈(42)는 제1 초점거리를 갖는 중앙의 제1 부분(44), 및 제1 초점거리와는 상이한 제2 초점거리를 갖는 주변의 제2 부분(46)을 포함한다. 다른 방법으로는, 두 개의 부분들은 초점거리는 동일하지만, 서로 상이한 광축을 가질 수 있다.The segmented lens 42 of FIG. 3 comprises a central first portion 44 having a first focal length and a peripheral second portion 46 having a second focal length different from the first focal length. do. Alternatively, the two portions may have the same focal length but different optical axes from each other.

렌즈들(32 및 42)은 변조기(40)의 동작시에, 방향에 어떤 변화도 없이 변조기(14)를 통해 전달되는 빔이 세그먼트화된 렌즈(42)의 중앙의 제1 부분(44)에 입사되도록 또한 배치된다. 이는 렌즈들(32 및 42)에 대해 적절한 크기, 초점거리, 및/또는 위치 등을 선택함으로써 달성될 수 있다. 중앙의 제1 부분(44)에 입사하는 빔은 그러면 이미지, 패턴 등을 형성하기 위해 투광 표면(24)으로 투영되거나 그쪽을 향할 수 있다. 반면에, 변조기(14)에 의해 변경된 광에 대하여는, 중앙 부분(44)에 도달하는 광은, 주변 부분(46)에 (곧장 또는 반사경(22)에 의해 반사된 후에) 도달하는 광과는 상이한 투광 표면(24) 상의 위치에서 이미지 형성을 유도할 것인데, 이는 두 부분들의 초점거리 및/또는 광축의 상이함에서 기인한다. 따라 서, 변조기(14)에 의해 방향이 바뀐 필수적으로 모든 광은 투광 표면(24) 쪽으로 전달되어 변조기(14)를 통해 변경되지 않은 채로 전달된 광과 함께, 투광 표면(24)상에 원하는 광 효과를 형성한다.Lenses 32 and 42 are adapted to the first portion 44 in the center of the segmented lens 42 where the beam transmitted through the modulator 14, with no change in direction, is present in operation of the modulator 40. It is also arranged to be incident. This may be accomplished by selecting the appropriate size, focal length, and / or position, etc. for the lenses 32 and 42. The beam incident on the central first portion 44 can then be projected onto or directed toward the light transmissive surface 24 to form an image, pattern, or the like. On the other hand, for light modified by the modulator 14, the light reaching the central portion 44 is different from the light reaching the peripheral portion 46 (either straight or after being reflected by the reflector 22). Image formation will be induced at a location on the light transmissive surface 24 due to the difference in the focal length and / or optical axis of the two parts. Thus, essentially all of the light redirected by the modulator 14 is directed toward the light transmissive surface 24 and with the light transmitted unchanged through the modulator 14, the desired light on the light transmissive surface 24. Form the effect.

도 3에서는, 제2 렌즈(32)의 초점은 세그먼트화된 렌즈(42)의 중앙 부분(44)의 초점과 일치하고, 조명기기의 광축(48)과 필수적으로 평행하게 투광 표면(24)을 향한다. 대안적인 구성에서는, 변조기(14)는 세그먼트화된 렌즈(42)의 중앙 부분(44)의 초점거리에 위치될 수 있어서, 변조기의 이미지는 투광 표면(24)에 투영된다. 또한, 세그먼트화된 렌즈는 제2 렌즈(32)의 초점거리 근방에 위치되어 변조기(14)에 의해 방향이 바뀌지 않은 필수적으로 모든 광이 중앙 부분(44)에 입사하도록 보장할 수 있다. 이 경우에는, 램프의 품질, 즉, 광 번들의 퍼짐이 중앙 부분(44)의 크기를 결정할 수 있다.In FIG. 3, the focal point of the second lens 32 coincides with the focal point of the central portion 44 of the segmented lens 42, and the projection surface 24 is essentially parallel to the optical axis 48 of the luminaire. Headed. In an alternative configuration, the modulator 14 may be located at the focal length of the central portion 44 of the segmented lens 42, such that the image of the modulator is projected onto the projection surface 24. In addition, the segmented lens can be located near the focal length of the second lens 32 to ensure that essentially all light that is not redirected by the modulator 14 is incident on the central portion 44. In this case, the quality of the lamp, ie the spread of the light bundle, can determine the size of the central portion 44.

반사경(22) 및/또는 제2 렌즈(32) 양쪽은 도 3에 도시된 실시예에서 생략될 수 있음에 유념해야한다. 전자의 경우에, 세그먼트화된 렌즈(42)는 바람직하게는 주변의 제2 부분(46)이 변조기(14)에 의해 방향이 바뀐 광의 거의 대부분을 가로채어(intercept) 광을 투광 표면(24) 쪽으로 향하게 할 수 있게 해주는 지름을 갖는다.It should be noted that both the reflector 22 and / or the second lens 32 may be omitted in the embodiment shown in FIG. 3. In the former case, the segmented lens 42 preferably transmits light by intercepting most of the light whose peripheral second portion 46 has been redirected by the modulator 14. It has a diameter that allows it to face away.

당업자는 본 발명이 어떤 식으로든 상술된 바람직한 실시예에 제한되지는 않음을 인식할 것이다. 반면에, 첨부된 청구항의 범위 내에서 다양한 변경 및 변화가 가능하다.Those skilled in the art will recognize that the present invention is not limited in any way to the preferred embodiments described above. On the contrary, various modifications and changes are possible within the scope of the appended claims.

Claims (14)

조명기기(10, 30, 40)로서,As luminaires 10, 30, 40, 들어오는 광을, 방향을 바꾸지 않은 채 전달하거나, 또는Forwards incoming light unchanged, or 상기 들어오는 광의 방향을 바꾸도록To change the direction of the incoming light 선택적으로 각각 적응된 소자들(16)의 어레이를 포함하는 공간적 광 변조기(14);A spatial light modulator 14, optionally including an array of adapted elements 16, respectively; 상기 변조기를 투광하도록 배치된 램프(12);A lamp (12) disposed to project the modulator; 상기 변조기로부터 투광 표면(24)으로 변경되지 않은 광을 유도하는 렌즈(20); 및A lens 20 for inducing unchanged light from the modulator to the light projecting surface 24; And 상기 변조기에 의해 방향이 바뀐 필수적으로 모든 광을 상기 투광 표면 쪽으로 전달하는 수단(22, 42)Means (22, 42) for transmitting essentially all of the light redirected by the modulator toward the projection surface 을 포함하는 조명기기.Lighting device comprising a. 제1항에 있어서, 상기 전달하는 수단은 상기 변조기에 의해 방향이 바뀐 광을 상기 투광 표면 쪽으로 반사하도록 적응된 반사경(22)을 포함하는 조명기기.2. The luminaire according to claim 1, wherein said means for transmitting comprises a reflector (22) adapted to reflect light redirected by said modulator toward said projection surface. 제2항에 있어서, 상기 반사경은 테이퍼링(tapering) 관으로 형성되고, 상기 변조기는 상기 관의 좁은 쪽 끝에 위치되고, 상기 광의 넓은 쪽 끝은 상기 투광 표면 쪽을 향하게 되어 있고, 상기 관의 단면은 바람직하게는 필수적으로 상기 변조 기의 형태와 일치하는 조명기기.3. The reflector of claim 2, wherein the reflector is formed as a tapering tube, the modulator is located at the narrow end of the tube, the wide end of the light is directed towards the light-transmitting surface, and the cross section of the tube is Preferably illuminating essentially with the shape of the modulator. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달하는 수단은 세그먼트화된 렌즈(42)를 포함하고, 상기 광을 유도하는 렌즈는 상기 세그먼트화된 렌즈의 일부에 의해 형성되는 조명기기.The luminaire according to any one of claims 1 to 3, wherein the means for transmitting comprises a segmented lens (42), and the lens for inducing light is formed by a portion of the segmented lens. . 제4항에 있어서, 상기 세그먼트화된 렌즈는 중앙의 제1 부분(44) 및 주변의 제2 부분(46)을 갖고, 상기 제1 부분은 상기 제2 부분과는 상이한 초점거리 및/또는 광축을 갖는 조명기기.5. The segmented lens of claim 4, wherein the segmented lens has a central first portion 44 and a peripheral second portion 46, the first portion having a different focal length and / or optical axis than the second portion. Lighting equipment having. 제5항에 있어서, 상기 광을 유도하는 렌즈는 상기 중앙의 제1 부분에 의해 형성되는 조명기기.The illuminator of claim 5, wherein the lens for inducing light is formed by a first portion of the center portion. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 램프와 상기 변조기 사이에 위치되는 제2 렌즈(32)를 더 포함하는 조명기기.7. A lighting device as claimed in any preceding claim, further comprising a second lens (32) positioned between the lamp and the modulator. 제7항에 있어서, 상기 제2 렌즈는 상기 광 유도 렌즈와는 상이한 지름(diameter) 및/또는 상이한 초점거리를 갖는 조명기기.8. The luminaire of claim 7, wherein said second lens has a different diameter and / or different focal length than said light guide lens. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변조기와 상기 광을 유도하 는 렌즈 사이에 위치된 비 흡수 조리개(34)를 더 포함하는 조명기기.9. An luminaire according to any one of the preceding claims, further comprising a non-absorbing aperture (34) positioned between the modulator and the lens for guiding the light. 제9항에 있어서, 상기 비 흡수 조리개는 상기 들어오는 광의 방향을 바꿔 바람직하게는 상기 투광 표면 쪽으로 전달하도록 적응된 조명기기.10. A luminaire according to claim 9, wherein said non-absorption aperture is adapted to redirect the incoming light and to preferably transmit it towards said projection surface. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 비 흡수 조리개는 구멍(36)을 갖고, 상기 램프로부터의 광은 상기 구멍에 포커싱되는 조명기기.11. An luminaire according to claim 9 or 10, wherein said non-absorbing aperture has a hole (36) and light from said lamp is focused in said hole. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 비 흡수 조리개는 국지적으로 조절가능한 광 전달 특성을 갖는 조명기기.11. A lighting device according to claim 9 or 10, wherein said non-absorbing aperture has a locally adjustable light transmission characteristic. 제1항에 있어서, 상기 들어오는 광의 방향은 산란, 굴절 및 회절 중 어느 하나에 의해, 상기 변조기에 의해 변경되는 조명기기.The illuminator of claim 1, wherein a direction of the incoming light is changed by the modulator by any one of scattering, refraction, and diffraction. 제1항에 있어서, 상기 변조기는 액정 셀인 조명기기.The illuminator of claim 1, wherein said modulator is a liquid crystal cell.
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